CN104061030B - 垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开垃圾焚烧发电领域的一种垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统。包括烟气换热系统、有机朗肯循环发电系统和冷却系统，其特征在于：烟气换热系统包括烟气热水换热器和过热水泵；有机朗肯循环发电系统包括有机工质蒸发器、有机工质汽轮机、回收器和冷凝器；冷却系统包括冷凝器和冷却水循环泵；锅炉烟气通过风机进入烟气热水换热器，锅炉烟气与循环水热交换，被加热的循环水通过过热水泵进入有机工质蒸发器，热循环水对有机工质加热，使有机工质蒸发气化，有机工质蒸气推动汽轮机做功，有机工质汽轮机连接透平发电机运转发电，冷却系统的冷凝器将有机工质冷却液化。本发明具有节能环保零排放、转化效率高和设备先进合理等优点。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧发电领域的低温烟气余热回收再利用装置，一种垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统。
背景技术
城市生活垃圾采用焚烧的处理方法已有多年的历史，随着城市的发展和对废物管理的日益加强，焚烧工艺及设备逐步发展，焚烧已成为城市垃圾处理的主要方法之一采用焚烧工艺，初期投资较高，但减容化、无害化比较彻底，除了社会效益外，还可以从回收热量发电中取得可观的经济收益。近些年来，焚烧设备实现国产化方面作了大量工作，这对于降低初次投资、推广焚烧技术，具有重要的现实意义。
垃圾焚烧产生的热量一般通过余热锅炉回收，采用蒸汽轮机带动发电机转化为电能。以2台500t/d垃圾焚烧炉为例，配套1套20MW汽轮发电机组。焚烧发电系统配套工艺设备需要消耗很大一部分电力，给水系统、泵与风机、烟气处理、废水处理设备等都需要很大耗电。一般整个垃圾焚烧厂用电比率占总发电量的约20％。
2012年3月28日,国家发展改革委《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》发改价格〔2012〕801号,通知进一步规范垃圾焚烧发电价格政策以生活垃圾为原料的垃圾焚烧发电项目，均先按其入厂垃圾处理量折算成上网电量进行结算，每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时，并执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦0.65元(含税，下同)；其余上网电量执行当地同类燃煤发电机组上网电价。旨在促进可再生能源发电产业的发展。
垃圾焚烧余热锅炉回收热量产生4.0MPa、450℃过热蒸汽供汽轮机发电机组发电。余热锅炉出口烟气温度约200℃，仍有很多热量平白浪费了，经过后续烟气处理系统后烟温将进一步降低至150℃进入烟囱排放。
发明内容
本发明的目的是为了将低温烟气热源中的热量进一步回收来转化成电能，采用低沸点工质有机朗肯循环技术发电的垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统，包括烟气换热系统、有机朗肯循环发电系统和冷却系统，其特征在于：烟气换热系统包括烟气热水换热器和过热水泵；有机朗肯循环发电系统包括有机工质蒸发器、有机工质汽轮机和冷凝器；冷却系统包括冷凝器和冷却水循环泵；锅炉烟气通过风机进入烟气热水换热器，锅炉烟气与循环水热交换，被加热的循环水通过过热水泵进入有机工质蒸发器，热循环水对有机工质加热，使有机工质蒸发汽化，有机工质蒸气推动汽轮机做功，有机工质汽轮机连接透平发电机运转发电，冷却系统的冷凝器将有机工质冷却液化，液化的有机工质循环进入有机朗肯循环发电系统，有机朗肯循环发电系统能够实现余热回收和发电的最低余热资源温度可到80℃，这是常规发电技术不能做到的(常规发电要求热源温度在350℃以上)，有机工质的闭式循环，真正实现零排放，高效汽轮机，能量转换能力更强；有机朗肯循环发电系统的有机工质采用五氟丙烷R245fa，其沸点为15.3℃，临界温度为256.9℃，临界压力为461.1kPa，五氟丙烷为无色透明易流动液体，化学性质稳定，无毒、不燃、无闪点，破坏臭氧层潜值(ODP)为0；有机朗肯循环发电系统和冷却系统间设有余热再热器，对有机朗肯循环发电系统经汽轮机的有机工质的余热进行再次利用；烟气换热系统为2台烟气热水换热器并行运行；烟气热水换热器的进出口分别入口挡板门和出口挡板门控制，烟气热水换热器设有旁路管道，旁路管道上有旁路挡板门，当系统故障或温度达不到系统要求时，通过旁路装置直接排放；烟气换热系统的循环水为软化脱盐水，避免汽轮机及管道产生水垢。
本发明具有以下有益效果：
1.采用有机工质的闭式循环，真正实现零排放；
2.高效汽轮机，能量转换能力更强；
3.变速变载发电，保持最佳循环效率；
4.模块化设计，高度集成的设备。
附图说明
图1为垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的内容做进一步的说明：
如图所示为垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统图，本系统包含烟气换热系统、ORC发电系统、冷却系统等组成。烟气换热系统包括烟气换热器、循环泵、冷凝器等组成；ORC发电系统包括蒸发器、有机工质汽轮机、回收器、冷凝器、循环泵等组成。烟囱入口烟道上增设烟气余热利用旁路及原烟道上设置紧急快开阀门，旁路上设置进出烟道阀门及烟气换热器，烟气换热器用过热水将烟气余热吸收，供给ORC系统有机工质换热器，有机工质在蒸发器内将余热吸收后，经过有机工质汽轮机将热能转换为电能。汽轮机排出乏汽经再热器、冷凝器冷凝后，由有机工质泵增压后回到蒸发器，实现烟气余热发电全过程。有机工质选用R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)，沸点15.3℃，临界温度256.9℃，临界压力461.1kPa。无色透明易流动液体，化学性质稳定，无毒、不燃、无闪点，破坏臭氧层潜值(ODP)为0。
实施例
垃圾发电厂拥有4条生产线，配置2套20MW汽轮发电机组，每条生产线排烟烟气量为10万Nm3/h，烟气经过除尘脱硫脱硝后，排烟温度170℃，含二氧化硫50mg/Nm，含水份17.38％；
烟气输入数据
根据烟气参数核算的酸露点为105℃，为保证烟道、烟囱不产生酸腐蚀问题，烟气排放温度设计考虑适当余量不低于120℃。低温烟气余热ORC发电系统后利用的余热温度范围为170℃～120℃之间。
本系统4条垃圾焚烧线配置2套低温烟气余热ORC发电系统，可以产生净发电量703.2kW，并入厂用电系统，相当于增加垃圾焚烧发电厂1.758％的上网电量。
系统主要设备清单
投资收益情况：
Claims (6)
1.一种垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统，包括烟气换热系统、有机朗肯循环发电系统和冷却系统，其特征在于：烟气换热系统包括烟气热水换热器和过热水泵；有机朗肯循环发电系统包括有机工质蒸发器、有机工质汽轮机和冷凝器；冷却系统包括冷凝器和冷却水循环泵；锅炉烟气通过风机进入烟气热水换热器，锅炉烟气与循环水热交换，被加热的循环水通过过热水泵进入有机工质蒸发器，热循环水对有机工质加热，使有机工质蒸发汽化，有机工质蒸气推动有机工质汽轮机做功，有机工质汽轮机连接透平发电机运转发电，冷却系统的冷凝器将有机工质冷却液化，液化的有机工质循环进入有机朗肯循环发电系统。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统，其特征在于：有机朗肯循环发电系统的有机工质采用五氟丙烷R245fa，其沸点为15.3℃，临界温度为256.9℃，临界压力为461.1kPa。
3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统，其特征在于：有机朗肯循环发电系统和冷却系统间设有余热再热器。
4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统，其特征在于：烟气换热系统为2台烟气热水换热器并行运行。
5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统，其特征在于：烟气热水换热器的烟气进出口分别由入口挡板门和出口挡板门控制，烟气热水换热器的烟气管路上设有旁路管道，旁路管道上有旁路挡板门。
6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂低温烟气余热发电系统，其特征在于：烟气换热系统的循环水为软化脱盐水。
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